Question

9．氣墊導軌裝置如圖1所示，由導軌、滑塊、擋光條、光電門等組成．在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔．向導軌空腔內不斷通入壓縮空氣，壓縮空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導軌上（圖2），這樣可忽略滑塊所受的摩擦力

用數(shù)字計時器測量滑塊通過光電門的時間，從而計算滑塊通過光電門時的速度．測量時，在滑塊上插一塊擋光條，如圖3所示．擋光條前沿經(jīng)過光電門時開始計時，后沿經(jīng)過光電門時計時停止，計時器上顯示的就是滑塊發(fā)生位移l所用的時間．
如圖4所示，某同學用一端安裝有光電門的上述氣墊導軌AB做驗證機械能守恒定律的實驗．當光電門中有物體通過時與之連接的數(shù)字計時器（圖中未畫出）能夠顯示擋光時間．實驗中，B端放在水平桌面上，而A端用完全相同的小木塊墊高，將滑塊自A端由靜止釋放，由數(shù)字計時器記錄擋光時間．通過調整A端所墊小木塊的數(shù)量，改變下落高度，再重復做實驗，已知擋光條長度為4.00cm．
（1）A端所有小木塊的高度之和即為滑塊滑動過程中下落的高度．用游標卡尺測量其中一塊小木塊的高度如圖5，其讀數(shù)為2.06cm．
（2）某次實驗中，滑塊通過光電門時，數(shù)字計時器顯示擋光時間為2×10^-2S，則小滑塊通過光電門的速度為2m/s．
（3）根據(jù)實驗中測量的速度v，滑塊下落的高度h，做出$\frac{{v}^{2}}{2}$隨下落的高度h變化的圖象，下列各圖中（圖6）正確的是：C
（4）若滑塊是從C點由靜止釋放的，還想完成驗證機械能守恒定律實驗．必須測量下列哪些物理量AC或AD

A．數(shù)字計時器顯示的擋光時間	B．滑塊的質量
C． BC兩點的高度差	D．AB和BC的長度，所有小木塊的高度．

Answer 1

分析 （1）解決本題的關鍵掌握游標卡尺讀數(shù)的方法，主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀；
（2）由于擋光時間很短，因此可以用滑塊通過時的平均速度來代替瞬時速度，由此可以求出v₁，v₂的大小；
（3、4）根據(jù)需要驗證的方程mgh=$\frac{1}{2}$mv²根據(jù)數(shù)學$\frac{{v}^{2}}{2}$-h選擇圖象，并選擇所需測量的物理量

解答 解：（1）游標卡尺的主尺讀數(shù)為：2cm，游標尺上第6個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標讀數(shù)為0.1×6mm=0.6mm=0.06cm，
所以最終讀數(shù)為：2cm+0.06cm=2.06cm；
（2）d=4cm=0.04m
利用平均速度代替瞬時速度，因此有：$v=\frach2swk67{t}=\frac{0.04}{0.02}m/s=2m/s$；
（3）本實驗需要驗證的方程是 mgh=$\frac{1}{2}$mv² 即$\frac{1}{2}$v²=gh，$\frac{{v}^{2}}{2}$-h圖象是過原點的直線，故選C．
（4）本實驗需要驗證的方程是：mgh=$\frac{1}{2}$mv²，所以需要測量下落的高度h、瞬時速度v，比較mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關系，故m可約去比較，不需要測出重物的質量m．故選：AC或AD
故答案為：（1）2.06；（2）2；（3）C； （4）AC或AD

點評 對于基本測量儀器如游標卡尺、螺旋測微器等要了解其原理，正確使用這些基本儀器進行有關測量，紙帶問題中熟練掌握并靈活應用勻變速運動的運動規(guī)律是求出加速度與瞬時速度的關鍵